CN114427371A - 一种裸眼封隔器、酸压管柱及裸眼酸压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种裸眼封隔器、酸压管柱及裸眼酸压方法。裸眼封隔器包括中心管、封压胶筒、锚定部件和解封部件，封压胶筒包括内胶筒、刚性支撑套及外胶筒；锚定部件和解封部件连接于刚性支撑套两端部；锚定部件的锚定部包裹于外胶筒的端部外侧，解封部件抵接于外胶筒的一端。酸压管柱包括伸缩管、水力锚、丢手器、节流短节、引鞋及上述所述的裸眼封隔器，丢手器、裸眼封隔器、节流短节及引鞋均为铝合金部件。裸眼酸压方法包括：下入酸压管柱，并循环替浆；坐封裸眼封隔器进行放喷求产；丢手器丢手，上提丢手器上部管串；钻磨丢手器和丢手器下部的部件，开泵循环。本发明具有降低封隔器失封风险、解封操作方便，且提高修井作业效率等优点。

Description

一种裸眼封隔器、酸压管柱及裸眼酸压方法

技术领域

本发明涉及油气井增产改造领域，尤其涉及一种裸眼封隔器、酸压管柱及裸眼酸压方法。

背景技术

裸眼酸压是碳酸盐岩区块开发的重要增产措施之一，投产前需要通过酸压来沟通缝洞。裸眼酸压通常采用封上压下的方式，这种压裂方式能有效提高储层的导流能力、增加开采井的产量或注入井的注入量。但随着井深不断增加，钻遇地层也更加复杂，使得现有的裸眼封隔器酸压时在深井复杂环境下失封概率高；同时，压后由于生产过程中裸眼垮塌、井下落物等情况，封隔器的酸压管柱一旦被卡、被埋后，处理手段非常有限，使得酸压管柱无法提出的问题频发，只能采用丢手后进行打捞或者磨铣的方式去除，导致卡/埋管柱后修井困难、修井工作量大、后期修井费用高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种降低封隔器失封风险、解封操作方便，且提高修井作业效率的裸眼封隔器、酸压管柱及裸眼酸压方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种裸眼封隔器，包括中心管、封压胶筒、锚定部件和解封部件，其中，所述封压胶筒包括从内至外依次连接的内胶筒、刚性支撑套及外胶筒，所述外胶筒位于所述刚性支撑套的中部；所述锚定部件和解封部件分别连接于所述刚性支撑套的两端部；且所述锚定部件的锚定部包裹于所述外胶筒的端部外侧，所述解封部件抵接于所述外胶筒的一端。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述锚定部件包括随外胶筒径向凸起的柔性锚定段、以及防止刚性支撑套变形的防变形压紧段，其中，所述柔性锚定段的内侧设有凹形配合区，所述外胶筒设有与凹形配合区插接配合的配合凸部；所述防变形压紧段与所述刚性支撑套固定连接。

所述解封部件包括相互连接的下连接套和解封套，所述下连接套与所述刚性支撑套固定连接，且所述下连接套的顶端抵接于所述外胶筒的底端；所述解封套滑设于所述中心管外；所述下连接套和解封套在所述封压胶筒胀封时上移、在所述封压胶筒解封时下移。

所述内胶筒和外胶筒为可溶解胶筒；所述中心管、锚定部件及解封部件均为可钻除的铝合金部件，且所述铝合金部件的外表面均设有耐酸防护层。

裸眼封隔器还包括两个承载环，两个所述承载环套设于所述中心管上，且两个所述承载环分别压紧所述内胶筒的两端，以在所述内胶筒与所述中心管之间形成防止注入液体外漏的密封注入环空。

所述中心管的两端分别连接有上接头和下接头，所述封压胶筒的上端通过一上端环与所述上接头连接，所述承载环、刚性支撑套及锚定部件均连接于所述上端环内；所述下接头设于所述解封部件的下方。

一种酸压管柱，包括伸缩管、水力锚、丢手器、节流短节、引鞋及上述所述的裸眼封隔器，沿流体注入方向，所述伸缩管、水力锚、丢手器、裸眼封隔器、节流短节及引鞋通过管串依次连接；所述丢手器、裸眼封隔器、节流短节及引鞋均为可钻除的铝合金部件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述伸缩管、水力锚、丢手器、裸眼封隔器、节流短节及引鞋的表面均设有防止部件在酸压时溶解的耐酸防护层。

一种利用上述所述酸压管柱进行裸眼酸压的方法，包括如下步骤：

1)下入酸压管柱至井底预设位置，并循环替浆；

2)泵入酸压工作液，裸眼封隔器在节流短节的节流压差作用下膨胀坐封，裸眼封隔器坐封后进行放喷求产；

3)投球至丢手器打压丢手，丢手成功后，上提丢手器上部的管串；下入磨铣管柱钻磨丢手器和丢手器下部的部件，同时，开泵循环以将钻磨后的部件循环至地面。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤3)中，在投球打压丢手后，缓慢上提管串通过悬重变化情况判断是否丢手成功。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的封压胶筒设置为内胶筒、刚性支撑套及外胶筒，刚性支撑套的设置提高了封隔器的支撑强度和锚定力，且外胶筒的密封长度长，其有效保证了封隔器的坐封效果及可靠性，尤其适用于裸眼不规则地层和大环空环境。

本发明还设置有锚定部件和解封部件，锚定部件的锚定部包裹于外胶筒的端部外侧并可随外胶筒径向凸起胀封，其解决了封压胶筒胀封后锚定力不足的问题，提高了封隔器在高温高压工况下的耐压差性能，降低了封隔器的失封风险；且锚定部件连接于刚性支撑套的端部，使得刚性支撑套的端部在封压胶筒胀封时处于压紧状态，避免了刚性支撑套的硬弯曲变形。即本发明具有很高的承压和抗变形能力，有效改善了封隔器在复杂地层坐封的工作状态，减少封隔器在承压过程中破损概率、提高作业安全性。

同时，解封部件连接于刚性支撑套的端部，并抵接于外胶筒的一端，解封部件在坐封时随封压胶筒的胀封上移、在泄压解封时随封压胶筒自然收缩而下移，其解封操作方便，保证了封隔器的有效解封。

本发明的酸压管柱及裸眼酸压方法同样具有裸眼封隔器的上述优点，且酸压管柱的丢手器、裸眼封隔器、节流短节及引鞋为可钻除的铝合金部件，其使得本发明通过钻磨可直接清除剩余的酸压管柱，有效解决了现有酸压管柱因井壁坍塌、管柱卡埋无法钻磨导致的需打捞、大修作业的问题，其操作方便、减轻了修井难度及工作量，大大提高了油井修井作业效率，降低了后期修井费用及修井作业风险。同样的，由于铝合金部件的设置，使得在上提丢手器上部管串后，剩余的酸压管柱通过下入磨铣管柱钻磨和开泵循环的方法即可将快速循环至地面，其操作简单、效率高。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明裸眼封隔器的半剖视图。

图2是本发明酸压管柱的结构示意图。

图3是本发明酸压管柱裸眼酸压方法的流程图。

图中各标号表示：

1、管串；2、伸缩管；3、水力锚；4、引鞋；5、丢手器；6、裸眼封隔器；61、中心管；62、封压胶筒；621、内胶筒；622、刚性支撑套；623、外胶筒；624、配合凸部；63、锚定部件；631、柔性锚定段；632、防变形压紧段；64、解封部件；641、下连接套；642、解封套；643、滑动密封部件；65、承载环；66、上端环；67、上接头；68、下接头；7、节流短节。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例的裸眼封隔器，包括中心管61、封压胶筒62、锚定部件63和解封部件64。封压胶筒62包括从内至外依次连接的内胶筒621、刚性支撑套622及外胶筒623，其中，内胶筒621与中心管61围合形成供注入液体进入的注入环空，内胶筒621在注入液体的作用下膨胀；刚性支撑套622硫化连接于内胶筒621与外胶筒623之间，用于提高裸眼封隔器6的支撑强度和锚定力，刚性支撑套622具有在内胶筒621外胀时随内胶筒621一起外胀，在内胶筒621收缩时，随胶筒一起收缩的特性；外胶筒623位于刚性支撑套622的中部，用于与井壁接触密封，外胶筒623的密封长度长。本发明封压胶筒62的设置形式有效保证了裸眼封隔器6的坐封效果及可靠性，尤其适用于裸眼不规则地层和大环空环境。

本实施例中，锚定部件63和解封部件64分别安装于刚性支撑套622的两端部。锚定部件63的锚定部位包裹于外胶筒623的端部外侧，锚定部件63的锚定部位可随外胶筒623径向凸起胀封，其解决了封压胶筒62胀封后锚定力不足的问题，提高了裸眼封隔器6在高温高压工况下的耐压差性能，降低了裸眼封隔器6的失封风险。同时，锚定部件63连接于刚性支撑套622的端部，使得刚性支撑套622的端部在封压胶筒62胀封时处于压紧状态，避免了刚性支撑套622的硬弯曲变形。本发明具有很高的承压和抗变形能力，有效改善了裸眼封隔器6在复杂地层坐封的工作状态，减少裸眼封隔器6在承压过程中破损概率、提高作业安全性。

同时，解封部件64连接于刚性支撑套622的端部，并抵接于外胶筒623的一端。解封部件64在坐封时随封压胶筒62的胀封上移、在泄压解封时随封压胶筒62自然收缩而下移，其解封操作方便，保证了裸眼封隔器6的泄压解封。

进一步地，内胶筒621和外胶筒623为可溶解胶筒；中心管61、锚定部件63及解封部件64均为可钻除的铝合金部件。即裸眼封隔器6采用可钻、可溶材料，其使得裸眼封隔器6通过钻磨可直接清除，其操作方便、减轻了修井难度及工作量，大大提高了油井修井作业效率，降低了后期修井费用及修井作业风险。

同时，铝合金部件的外表面均设有耐酸防护层。其使得铝合金部件在酸压工作液中不被溶解、结构不被破坏，解决了裸眼封隔器6在酸压作业施工中快速腐蚀失效的问题。可见，本发明在提高后期修井作业效率的同时，通过耐酸处理有效保证了酸压过程的顺利可靠进行。

本实施例中，耐酸防护层为SiC基镀保护层。可满足160℃、20％盐酸环境下的工作需求，SiC基镀保护层的厚度为20-40μm。在其他实施例中，SiC基镀保护层的厚度可根据实际进行调整，只要能够保证裸眼封隔器6的耐酸效果即可。

如图1所示，锚定部件63包括柔性锚定段631和防变形压紧段632。其中，柔性锚定段631的内侧设有凹形配合区，外胶筒623设有与凹形配合区插接配合的配合凸部624，柔性锚定段631在裸眼封隔器6坐封时在外胶筒623的作用力下径向凸起实现锚定坐封。防变形压紧段632与刚性支撑套622固定连接，以防止刚性支撑套622变形。其锚定结构简单，在解决刚性支撑套622硬弯曲变形问题的同时，有效提高了裸眼封隔器6的锚定能力。

进一步地，锚定部件63采用延展性好的合金材料。柔性锚定段631的外壁设有齿状卡瓦结构，齿状卡瓦结构在胀开后楔入地层，起到锚定作用。本实施例中，柔性锚定段631与外胶筒623为硫化连接，安装连接段与刚性支撑套622为焊接固定。

本实施例中，解封部件64包括相互连接的下连接套641和解封套642。下连接套641与刚性支撑套622固定连接，且下连接套641的顶端抵接于外胶筒623的底端；解封套642滑设于中心管61外。下连接套641和解封套642在封压胶筒62胀封时上移、在封压胶筒62解封时下移。其解封结构简单，且保证了裸眼封隔器6的有效解封。

进一步地，中心管61上设有限位台阶，解封套642上移至一定位置时与限位台阶限位配合，以防止封压胶筒62过度膨胀造成的损坏，提高了裸眼封隔器6在测试、压裂等过程中的安全性和可靠性。同时，解封套642与中心管61之间设有滑动密封部件643，以在保证解封套642可靠滑动的同时，防止注入液体从解封套642与中心管61之间漏出，保证裸眼封隔器6的可靠安全运行。

如图1所示，裸眼封隔器6还包括两个承载环65。两个承载环65套设于中心管61上，且两个承载环65分别压紧内胶筒621的两端，以在限制内胶筒621安装位置的同时，在内胶筒621与中心管61之间形成密封注入环空，防止注入液体外漏，保证坐封的可靠安全性。

本实施例中，中心管61的两端分别连接有上接头67和下接头68，上接头67与下接头68分别与上、下部油管连接，以连入酸压管柱。同时，下接头68设于解封部件64的下方；封压胶筒62的上端通过一上端环66与上接头67连接，以保证封压胶筒62的可靠安装。承载环65、刚性支撑套622及锚定部件63均连接于上端环66内，其连接结构紧凑、占用空间小。

进一步地，承载环65、上端环66、上接头67及下接头68均为可钻除的铝合金部件，且铝合金部件的外表面均设有耐酸防护层。以进一步保证后期修井作业效率和酸压过程的顺利可靠进行。同时，上接头67、下接头68、上端环66及下连接套641在铝合金中增加Ni等合金元素，以提高铝合金的抗拉性能和延展性。

进一步地，刚性支撑套622为多个，多个刚性支撑套622重叠排布，其增加了刚性支撑套622的强度，从而进一步提高了裸眼封隔器6的锚定力，降低了裸眼封隔器6失效概率。本实施例中，刚性支撑套622为铝合金板材，刚性支撑套622的宽度为20mm，厚度为0.1～0.5mm，长度为800～3000mm。

本实施例中，裸眼封隔器的工作过程为：酸压管柱内打压，注入液体从中心管61进入封压胶筒62内部以形成高压腔，此时，内胶筒621膨胀、刚性支撑套622带动外胶筒623膨胀，外胶筒623膨胀到一定程度时与井壁贴合，随着泵注液体增多，内胶筒621内部压力继续增大，最终撑开锚定部件63的柔性锚定段631完成整个裸眼封隔器6的坐封。当解封时，只需停止管内压力的泵注、并泄压，内胶筒621在橡胶弹性的作用下回自然收缩，实现整个封压胶筒62的解封，也可以通过向井内泵注特定液体实现金属和非金属零件的溶解解封，其无需起管柱作业，操作方便。

如图2所示，本实施例的酸压管柱包括伸缩管2、水力锚3、丢手器5、节流短节7、引鞋4及如上述实施例所述的裸眼封隔器6。其中，水力锚3固定完井管柱；节流短节7产生节流压差使裸眼封隔器6膨胀坐封，伸缩管2在水力锚3以上的管柱由于温度、压力变化导致管柱伸缩时补偿伸缩位移。

本实施例中，沿流体注入方向，伸缩管2、水力锚3、丢手器5、裸眼封隔器6、节流短节7及引鞋4通过管串1依次连接；同时，丢手器5、裸眼封隔器6、节流短节7及引鞋4均为可钻除的铝合金部件。

本发明的酸压管柱同样具有上述裸眼封隔器6的优点，且由于各部件均为可钻除的铝合金部件，其使得本发明通过钻磨可直接清除剩余的酸压管柱，有效解决了现有酸压管柱因井壁坍塌、管柱卡埋无法钻磨导致的需打捞、大修作业的问题，其操作方便、减轻了修井难度及工作量，大大提高了油井修井作业效率，降低了后期修井费用及修井作业风险。本发明的酸压管柱可替代常规的管柱工具，满足裸眼完井、测试等作业要求。

本实施例中，伸缩管2、水力锚3、丢手器5、裸眼封隔器6、节流短节7及引鞋4的表面均设有耐酸防护层。其使得酸压管柱在酸压工作液中不被溶解、结构不被破坏，解决了酸压管柱在酸压作业施工中快速腐蚀失效的问题。可见，本发明在提高后期修井作业效率的同时，通过耐酸处理有效保证了酸压过程的顺利可靠进行。

本实施例中，耐酸防护层为SiC基镀保护层。其可满足160℃、20％盐酸环境下的工作需求，SiC基镀保护层的厚度为20-40μm。在其他实施例中，SiC基镀保护层的厚度可根据实际进行调整，只要能够保证裸眼封隔器6的耐酸效果即可。

如图3所示。本实施例的利用上述实施例所述的酸压管柱进行裸眼酸压的方法，包括如下步骤：

1)下入酸压管柱至井底预设位置，并循环替浆；

2)泵入酸压工作液，裸眼封隔器6在节流短节7的节流压差作用下膨胀坐封，裸眼封隔器6坐封后进行放喷求产；

3)投球至丢手器5打压丢手，丢手成功后，上提丢手器5上部的管串1，以在提出管串1的同时取出位于丢手器5上方的伸缩管2和水力锚3；下入磨铣管柱钻磨丢手器5和丢手器5下部的部件，并开泵循环，以将钻磨后的部件循环至地面。

本发明的裸眼酸压方法同样具有裸眼封隔器6的上述优点，且由于铝合金部件的设置，使得在上提丢手器5上部管串1后，剩余的酸压管柱通过下入的磨铣管柱钻磨和开泵循环的方法即可快速循环至地面，其操作简单、效率高。

进一步地，在步骤3)中，在投球打压丢手后，缓慢上提管串1通过悬重变化情况判断是否丢手成功。在步骤1)前，下入通井管柱至井底，以刮削清理井筒至井壁光滑。

本实施例中，具体的裸眼酸压的方法，包括如下步骤：

1)下入通井管柱：下入由“钻具组合+通井刮壁器+钻头”的通井管柱至井底，多次反复通井，确保井壁光滑；提钻至套管内，投入憋压球，打开刮管器刀翼，对水力锚3坐挂位置上下50m进行刮削。

2)下入酸压管柱：下入酸压管柱至井底预定位置，油管悬挂器坐挂在井口采油树上，安装压裂井口装置。

3)循环替液：将井筒内泥浆顶替为环空保护液，以降低密度、防止储层污染。本实施例中，替液体积为1-1.5倍井筒容积，以保证井筒内的泥浆完全替出；同时，采用反循环替液方式，以防止裸眼封隔器6提前坐封。

4)酸压、放喷、求产：通过采油树主通道泵注酸压工作液，工作液经过节流短节7后，产生节流压差，使裸眼封隔器6膨胀坐封，此时，裸眼封隔器6保持坐封直至停止泵注；根据停泵压力采用小油嘴放喷，进行求产测试。

5)起钻、丢手：需要起出酸压管柱时，直接上提管柱即可，若由于井壁坍塌导致裸眼段管柱被埋卡，采用丢手器5，投球打压15MPa±丢手；丢手后，缓慢上提管串1观察悬重变化，确定工具丢手成功后提钻，提钻过程中套管内及时补浆，以防止井喷事故的发生。

6)钻磨下部留井管柱：下入磨铣管柱，下到位后探底，开泵循环，加钻压，磨铣下部留井管柱。

在步骤6)中，磨铣管柱采用的钻磨参数如下：加压20KN，钻速50r/min，留井管柱长度约3.5m,钻磨时间30min。随着钻压、钻速增加，钻磨时间越短，其使得剩余的酸压管柱可在短时间内钻除完毕，提高了后期修井作业效率。在其他实施例中，磨铣管柱的钻磨参数可根据实际情况进行调整，只要能够保证部件有效钻除即可。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种裸眼封隔器，其特征在于，包括中心管、封压胶筒、锚定部件和解封部件，其中，所述封压胶筒包括从内至外依次连接的内胶筒、刚性支撑套及外胶筒，所述外胶筒位于所述刚性支撑套的中部；所述锚定部件和解封部件分别连接于所述刚性支撑套的两端部；且所述锚定部件的锚定部包裹于所述外胶筒的端部外侧，所述解封部件抵接于所述外胶筒的一端。

2.根据权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于，所述锚定部件包括随外胶筒径向凸起的柔性锚定段、以及防止刚性支撑套变形的防变形压紧段，其中，所述柔性锚定段的内侧设有凹形配合区，所述外胶筒设有与凹形配合区插接配合的配合凸部；所述防变形压紧段与所述刚性支撑套固定连接。

3.根据权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于，所述解封部件包括相互连接的下连接套和解封套，所述下连接套与所述刚性支撑套固定连接，且所述下连接套的顶端抵接于所述外胶筒的底端；所述解封套滑设于所述中心管外；所述下连接套和解封套在所述封压胶筒胀封时上移、在所述封压胶筒解封时下移。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的裸眼封隔器，其特征在于，所述内胶筒和外胶筒为可溶解胶筒；所述中心管、锚定部件及解封部件均为可钻除的铝合金部件，且所述铝合金部件的外表面均设有耐酸防护层。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的裸眼封隔器，其特征在于，还包括两个承载环，两个所述承载环套设于所述中心管上，且两个所述承载环分别压紧所述内胶筒的两端，以在所述内胶筒与所述中心管之间形成防止注入液体外漏的密封注入环空。

6.根据权利要求5所述的裸眼封隔器，其特征在于，所述中心管的两端分别连接有上接头和下接头，所述封压胶筒的上端通过一上端环与所述上接头连接，所述承载环、刚性支撑套及锚定部件均连接于所述上端环内；所述下接头设于所述解封部件的下方。

7.一种酸压管柱，其特征在于，包括伸缩管、水力锚、丢手器、节流短节、引鞋及如权利要求1至6任意一项所述的裸眼封隔器，沿流体注入方向，所述伸缩管、水力锚、丢手器、裸眼封隔器、节流短节及引鞋通过管串依次连接；所述丢手器、裸眼封隔器、节流短节及引鞋均为可钻除的铝合金部件。

8.根据权利要求7所述的酸压管柱，其特征在于，所述伸缩管、水力锚、丢手器、裸眼封隔器、节流短节及引鞋的表面均设有防止部件在酸压时溶解的耐酸防护层。

9.一种利用权利要求7所述酸压管柱进行裸眼酸压的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)下入酸压管柱至井底预设位置，并循环替浆；

2)泵入酸压工作液，裸眼封隔器在节流短节的节流压差作用下膨胀坐封，裸眼封隔器坐封后进行放喷求产；

3)投球至丢手器打压丢手，丢手成功后，上提丢手器上部的管串；下入磨铣管柱钻磨丢手器和丢手器下部的部件，同时，开泵循环以将钻磨后的部件循环至地面。

10.根据权利要求9所述的利用酸压管柱进行裸眼酸压的方法，其特征在于，在步骤3)中，在投球打压丢手后，缓慢上提管串通过悬重变化情况判断是否丢手成功。

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